Главный твист фильма заключается в том, что победа героев в будущем оказалась иллюзорной. Пока они спасали детей Марти, настоящий враг — старый Бифф — использовал их же технологию против них. Кульминация наступает в 1955 году, где Марти приходится буквально лавировать между декорациями первого фильма, создавая уникальный эффект «кинематографического палимпсеста».
Финал фильма шокирует: в ДеЛориан попадает молния, и Док исчезает, казалось бы, навсегда. Однако через минуту Марти получает письмо, написанное Доком 70 лет назад, что переключает жанр из научной фантастики в вестерн, подготавливая почву для завершения трилогии.